CN109536834B - 一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法，加热瓦用高热强性电热合金丝按质量分数包括以下成分：C：0.02～0.06％、Si：0.25～0.45％、Al：4～4.5％、Cr：21～24％、Ti：0.25～0.4％、Mo：0.3～0.5％、Nb：0.1～0.2％、V：0.1～0.2％、Y：0.06～0.12％、Ce：0.12～0.18％，余量为Fe。本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法，得到的电热合金丝具有良好的抗氧化性及热强性，同时使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法。
背景技术
电热合金是用于制造电热元件的合金材料。当电流通过合金元件时，产生焦耳效应，将电能转变成热能。电热合金产品一般制成细的丝材(电热丝)、圆线材、扁带材(电阻带)，在特殊要求下也可制成管材和铸件。目前电热合金主要有镍铬合金、镍铬铁合金及铁铬铝合金。而现有加热瓦用铁铬铝合金制备得到的电热合金丝的热强性及抗氧化性还有待提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法，得到的电热合金丝具有良好的抗氧化性及热强性，同时使用寿命长。
本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝，其按质量分数包括以下成分：C：0.02～0.06％、Si：0.25～0.45％、Al：4～4.5％、Cr：21～24％、Ti：0.25～0.4％、Mo：0.3～0.5％、Nb：0.1～0.2％、V：0.1～0.2％、Y：0.06～0.12％、Ce：0.12～0.18％，余量为Fe。
具体实施方式中，C的质量分数还可以为0.03％、0.04％、0.05％，Si的质量分数还可以为0.28％、0.3％、0.34％、0.38％、0.42％，Al的质量分数还可以为4.1％、4.2％、4.3％、4.4％，Cr的质量分数还可以为21.4％、21.8％、22.2％、22.6％、23.2％、23.8％，Ti的质量分数还可以为0.28％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％，Mo的质量分数还可以为0.34％、0.38％、0.4％、0.44％、0.48％，Nb的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，V的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，Y的质量分数还可以为0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％，Ce的质量分数还可以为0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％，余量为Fe。
优选地，Y、Ce之间满足以下关系式：0.2％≤WY+WCe≤0.25％；其中，WY、WCe分别为Y、Ce的质量分数。
本发明还提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于930～950℃热处理炉中保温14～16h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为20～40Pa，温度为910～920℃的真空热处理炉中保温8～9h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于460～480℃时效12～14h，然后升温至560～580℃时效2～3h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝。
优选地，S3中，热轧盘条过程中，开轧温度为1375～1390℃，终轧温度为1350～1360℃。
优选地，S4中，将物料B置于真空度为25～35Pa，温度为915～925℃的真空热处理炉中保温8.2～8.8h，然后随炉冷却，得到物料C。
优选地，S5中，将物料C置于465～485℃时效12.5～13.5h，然后升温至565～575℃时效2.2～2.8h，再水冷至室温，得到物料D。
本发明中通过优化配方，合理控制C、Si、Al、Cr、Ti、Mo、Nb、V、Y、Ce、Fe在体系中的含量，为本发明制品具有良好的抗氧化性、热强性以及抗蚀性等性能奠定了基础，同时其使用寿命长。其中，通过合理控制Y、Ce在体系中的含量，在熔炼过程中有效净化合金液，在热处理过程中有效改善体系中夹杂物性质、形态及分布，净化及强化了晶界，同时在高温条件下起到钉扎作用，在晶界上阻碍晶粒长大和结晶缺陷的迁移及微裂纹的扩展，有效提高制品的高温持久强度、抗氧化性以及抗蠕变能力；Cr、Al、Mo、Ti、Si相互配合，具有协同作用，能有效改善制品的组织结构，进一步提高制品热强性、抗氧化性，同时还提高了制品电阻率，降低了制品电阻温度系数，使其具有良好的工作性能。再在制备过程中，通过优化均匀化退火、热轧盘条、去应力退火、时效处理工艺，有效防止偏析，同时细化组织结构，强化相呈细小、均匀分布，有效改善制品组织结构及其性能，进一步提高制品电阻率、抗氧化性及热强性，并有效延长其使用寿命。本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝及其制备方法，得到的电热合金丝具有良好的抗氧化性及热强性，同时使用寿命长。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝，其按质量分数包括以下成分：C：0.02％、Si：0.25％、Al：4％、Cr：21％、Ti：0.4％、Mo：0.3％、Nb：0.1％、V：0.2％、Y：0.06％、Ce：0.18％，余量为Fe。
本发明还提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于930℃热处理炉中保温16h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为20Pa，温度为910℃的真空热处理炉中保温9h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于460℃时效12h，然后升温至560℃时效3h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝。
实施例2
本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝，其按质量分数包括以下成分：C：0.06％、Si：0.45％、Al：4.5％、Cr：24％、Ti：0.25％、Mo：0.5％、Nb：0.2％、V：0.1％、Y：0.12％、Ce：0.12％，余量为Fe。
本发明还提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于950℃热处理炉中保温14h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，开轧温度为1375℃，终轧温度为1350℃，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为40Pa，温度为920℃的真空热处理炉中保温8h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于480℃时效14h，然后升温至580℃时效2h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝。
实施例3
本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝，其按质量分数包括以下成分：C：0.04％、Si：0.35％、Al：4.2％、Cr：22.8％、Ti：0.32％、Mo：0.4％、Nb：0.15％、V：0.15％、Y：0.1％、Ce：0.15％，余量为Fe。
本发明还提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于940℃热处理炉中保温15h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，开轧温度为1385℃，终轧温度为1355℃，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为30Pa，温度为915℃的真空热处理炉中保温8.5h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于470℃时效13h，然后升温至570℃时效2.5h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝。
实施例4
本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝，其按质量分数包括以下成分：C：0.03％、Si：0.28％、Al：4.3％、Cr：21.8％、Ti：0.28％、Mo：0.35％、Nb：0.12％、V：0.12％、Y：0.08％、Ce：0.14％，余量为Fe。
本发明还提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于935℃热处理炉中保温15.5h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，开轧温度为1390℃，终轧温度为1360℃，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为25Pa，温度为912℃的真空热处理炉中保温8.8h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于465℃时效12.5h，然后升温至565℃时效2.5h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝。
实施例5
本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝，其按质量分数包括以下成分：C：0.05％、Si：0.42％、Al：4.2％、Cr：23.5％、Ti：0.35％、Mo：0.45％、Nb：0.18％、V：0.16％、Y：0.11％、Ce：0.17％，余量为Fe。
本发明还提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于945℃热处理炉中保温14.5h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，开轧温度为1380℃，终轧温度为1352℃，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为35Pa，温度为918℃的真空热处理炉中保温8.2h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于475℃时效13.5h，然后升温至575℃时效2.3h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝。
对本发明实施例3-5中提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝在温度为1000℃，应力分别为30MPa、40MPa条件下对其持久强度进行测试，测试结果如下表所示：
| 实施例 | 30MPa应力下断裂时间/h | 40MPa应力下断裂时间/h |
| 实施例3 | 86 | 32 |
| 实施例4 | 83 | 30 |
| 实施例5 | 79 | 28 |
由上表可知，本发明提出的一种加热瓦用高热强性电热合金丝具有良好的热强性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、熔炼：按成分进行配料，然后在氩气氛围中熔炼，除杂后浇注成型，得到铸锭；
S2、均匀化退火：将铸锭置于930～950℃热处理炉中保温14～16h，然后随炉冷却，得到物料A；
S3、热轧盘条：将物料A进行热轧盘条，得到物料B；
S4、去应力退火：将物料B置于真空度为20～40Pa，温度为910～920℃的真空热处理炉中保温8～9h，然后随炉冷却，得到物料C；
S5、时效处理：将物料C置于460～480℃时效12～14h，然后升温至560～580℃时效2～3h，再水冷至室温，得到物料D；
S6、拉丝处理：将物料D经拉丝处理，得到加热瓦用高热强性电热合金丝；
所述加热瓦用高热强性电热合金丝，由以下质量分数成分组成，C：0.02～0.06％、Si：0.25～0.45％、Al：4～4.5％、Cr：21～24％、Ti：0.25～0.4％、Mo：0.3～0.5％、Nb：0.1～0.2％、V：0.1～0.2％、Y：0.06～0.12％、Ce：0.12～0.18％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，其特征在于，所述加热瓦用高热强性电热合金丝中Y、Ce之间满足以下关系式：0.2％≤WY+WCe≤0.25％；其中，WY、WCe分别为Y、Ce的质量分数。
3.根据权利要求1或2所述加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，其特征在于，S3中，热轧盘条过程中，开轧温度为1375～1390℃，终轧温度为1350～1360℃。
4.根据权利要求1或2所述加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，其特征在于，S4中，将物料B置于真空度为25～35Pa，温度为915～925℃的真空热处理炉中保温8.2～8.8h，然后随炉冷却，得到物料C。
5.根据权利要求1或2所述加热瓦用高热强性电热合金丝的制备方法，其特征在于，S5中，将物料C置于465～485℃时效12.5～13.5h，然后升温至565～575℃时效2.2～2.8h，再水冷至室温，得到物料D。
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